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S7 控制器中的高級控制器

高級控制器尤其適用于具有中等和較高復(fù)雜程度的應(yīng)用。SIMATIC S7-1500 ActiveX Control 是 SIMATIC S7-300 和 SIMATIC 的長期后續(xù)產(chǎn)品

S7-400 控制器，未來工廠的標(biāo)準(zhǔn)控制器 – 獨一無二的性能和創(chuàng)新的設(shè)計與操作方式產(chǎn)生令人信服的結(jié)果。具有模塊化擴(kuò)展能力的 SIMATIC S7 控制器具有長期兼容性，免維護(hù)且可以擴(kuò)展，當(dāng)然也能在 TIA 博途中進(jìn)行組態(tài)。它們是任何自動化任務(wù)的理想解決方案。

• 模塊化、可擴(kuò)展通用系統(tǒng)，IP20 防護(hù)等級
• 適用于離散自動化領(lǐng)域中各種自動化應(yīng)用的系統(tǒng)解決方案
• 具有極高性能和可用性
• 可專門通過 Totally Integrated Automation Portal 平臺中的 STEP 7 Professional V12 及更高的型號進(jìn)行組態(tài)

性能

• 提高性能
  • 高速指令執(zhí)行:
  • 語言擴(kuò)展
  • 新數(shù)據(jù)類型
  • 更快速的背板總線
  • 經(jīng)過的代碼生成
• 功能強(qiáng)大的通信：
  • PROFINET IO（2 端口交換機(jī)）標(biāo)準(zhǔn)接口；
    從 CPU 1515-2 PN 起，具有一個更多額外的集成 PROFINET 接口，例如，用于網(wǎng)絡(luò)分離
  • 可針對總線系統(tǒng)和點到點連接，通過通信模塊進(jìn)行擴(kuò)展

集成技術(shù)

• 無需附加模塊就可集成運動控制功能：
  • 通過標(biāo)準(zhǔn)化的塊 (PLCopen) 來連接模擬驅(qū)動器和 PROFIdrive 驅(qū)動器
  • 運動控制功能支持轉(zhuǎn)速控制軸和定位軸以及外部編碼器
  • 軸之間實現(xiàn)位置精確的齒輪傳動
• 全面跟蹤所有 CPU 標(biāo)簽，以進(jìn)行實時診斷和間歇錯誤檢測；
  擁有有效調(diào)試和快速驅(qū)動器和控制裝置
• 廣泛的控制功能：
  例如，可輕松組態(tài)的塊可進(jìn)行控制參數(shù)的自動以實現(xiàn)最優(yōu)控制質(zhì)量
• 通過提供的工藝模塊獲得附加功能：
  例如，高速計數(shù)、位置檢測或高達(dá) 1 MHz 信號的測量

安全集成

保證人身安全和機(jī)器安全 – 在集成式完整系統(tǒng)框架內(nèi)

• 故障安全 SIMATIC S7-1500F 控制器可在同一控制器上處理標(biāo)準(zhǔn)程序和安全程序。
  在 TIA 博途中，使用相同的編輯器生成故障安全和標(biāo)準(zhǔn)用戶程序；例如，這樣就能向標(biāo)準(zhǔn)用戶程序中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)那樣，故障安全數(shù)據(jù)。由于這種軟件集成，故障安全應(yīng)用也可利用 SIMATIC 的系統(tǒng)有點和全面功能。

集成安全功能

• 通過密碼進(jìn)行知識保護(hù)，防止未經(jīng)授權(quán)讀取和修改程序塊
• 通過復(fù)制保護(hù)來提高保護(hù)程度，防止未經(jīng)授權(quán)而復(fù)制程序塊：
  通過復(fù)制保護(hù)，可將 SIMATIC 存儲卡上的程序塊與其序列號綁定，以便只有在將配置的存儲卡插到 CPU 中時，該程序塊才可運行。
• 具有四個不同授權(quán)級別的權(quán)限：
  可向各個用戶組分配不同訪問權(quán)限。通過新的保護(hù)級別 4，還可以限制與 HMI 設(shè)備之間的通信。
• 改進(jìn)了操作保護(hù)：
  控制器將會檢測到組態(tài)數(shù)據(jù)的更改或未授權(quán)傳輸。
• 用于以太網(wǎng)通信處理器 (CP 1543-1)：
  • 通過防火墻提供附加訪問保護(hù)
  • 建立安全 VPN 連接（V12 SP1 或更高版本）

設(shè)計與操作

• CPU 帶有用于顯示普通文本信息的顯示屏：
  • 可顯示所有連接模塊的訂貨號、固件版本和序列號信息
  • 直接在現(xiàn)場設(shè)置 CPU 的 IP 地址以及進(jìn)行其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，無需使用編程設(shè)備
  • 直接以普通文本形式顯示錯誤消息，可縮短停機(jī)時間
• 所有模塊采用統(tǒng)一的前連接器，并具有用于靈活形成電壓組的集成式電壓橋接件，從而簡化了庫存，降低了接線成本
• S7-1500 安裝導(dǎo)軌上集成有 DIN 導(dǎo)軌：
  快速、方便地安裝小型斷路器、繼電器等附加組件
• 通過信號模塊進(jìn)行集中擴(kuò)展：
  可根據(jù)任何應(yīng)用的要求進(jìn)行靈活調(diào)整
• 數(shù)字量信號模塊的系統(tǒng)電纜連接：
  可快速、清晰地進(jìn)行安排，以連接至現(xiàn)場的傳感器和執(zhí)行器并在控制柜中進(jìn)行簡便接線
• 電源：
  • 負(fù)載電源模塊（電源模塊）為模塊提供 24 V 電源
  • 電源模塊可通過背板總線向模塊內(nèi)部電路供電
• 分布式擴(kuò)展：
  • 通過 PROFINET 接口模塊 IM 155-5，可針對 ET 200MP I/O 系統(tǒng)使用最多 30 個信號模塊、通信模塊和工藝模塊
  • 在集中和分布式運行的操作和系統(tǒng)功能方面沒有差別

集成系統(tǒng)診斷

• CPU 的集成系統(tǒng)診斷，默認(rèn)情況下已激活：
  • 在顯示屏上以及 TIA Portal、HMI 和 Web 器中以普通文本形式一致地顯示系統(tǒng)診斷信息，甚至可顯示變頻器消息。即使 CPU 處于停止?fàn)顟B(tài)，也會更新消息。
  • 系統(tǒng)診斷功能集成在 CPU 固件中。無需由用戶進(jìn)行組態(tài)。組態(tài)發(fā)生改變時，會自動對診斷信息進(jìn)行更新。

數(shù)據(jù)記錄（歸檔）和配方

• SIMATIC 存儲卡：
  • 插入式裝載存儲器
  • 可進(jìn)行固件更新
  • STEP 7 項目（包括注釋和符號）、附加文檔或 csv 文件（用于配方和歸檔）的存儲選項
  • 通過 SD 讀卡器并使用 Office 工具，可方便地訪問與設(shè)備相關(guān)的運行數(shù)據(jù)和組態(tài)數(shù)據(jù)（與控制器之間的雙向數(shù)據(jù)交換）
• 集成 wed 器：
  - 通過 Web 瀏覽器，可方便地訪問與設(shè)備相關(guān)的運行數(shù)據(jù)和組態(tài)數(shù)據(jù)

SIMATIC S7-1500 符合以下國家和國際標(biāo)準(zhǔn)：

• cULus
• cULus HazLoc
• FM
• ATEX 僅限于 24 V，不適用于 230 V
• CE
• C-TICK
• KCC
• IECEx（僅限 24 V；不適用于 230 V）
• EN 61000-6-4
• EN 60068-2-1/ -2/ -6/ -14/ -27/ -30/ -32
• EN 61131-2

一個方案，3 個平臺

自動化系統(tǒng)主要通過以下特性來識別：

• 系統(tǒng)特定的特性，如功能和工程
• 硬件相關(guān)特性，如性能、設(shè)計和可擴(kuò)展性

但是，機(jī)械工程需求差異非常大，取決于具體的機(jī)器型號。

每個硬件平臺在特定應(yīng)用中使用時都有其優(yōu)點。

不同的平臺之間還可以非常輕松地進(jìn)行組合，這是模塊化機(jī)器和設(shè)備的突出優(yōu)點。因為單個的硬件平臺總是具有相同的系統(tǒng)特性，即不論使用什么平臺，功能和工程總是一樣。

PROFIBUS 或 PROFINET 可以用來創(chuàng)建驅(qū)動和 I/O 之間的遠(yuǎn)程連接。

PROFINET/PROFIBUS 還可以用于 HMI 設(shè)備（如 SIMATIC HMI 或 SIMATIC S7 之類的上位控制器）之間的通信。這就意味著，SIMATIC HMI 面板以及安裝有 WinCC 的 PC 可以用作操作員系統(tǒng)。甚至第 3 方應(yīng)用也可以通過 OPC 接口與 SIMOTION 進(jìn)行通信。

SIMOTION D – 緊湊型，集成在驅(qū)動中

在 SIMOTION D 中，SIMOTION 的功能直接集成于 SINAMICS S120 驅(qū)動系統(tǒng)的閉環(huán)控制模塊中。因此，整個系統(tǒng)（包括開環(huán)控制和驅(qū)動）都極其緊湊且響應(yīng)快速。

SIMOTION D 提供兩種型號：

• SIMOTION D410-2 單軸系統(tǒng)，也可選配多軸（模塊型）
• SIMOTION D4x5-2 多軸系統(tǒng)，四種性能型號最多提供 128 軸（書本型）

這種性能細(xì)分確保最大程度的可擴(kuò)展性和靈活性。應(yīng)用領(lǐng)域從單軸機(jī)器到高性能的多軸機(jī)器。為了實現(xiàn)可視化和操作，SIMATIC HMI 設(shè)備可通過 PROFIBUS、以太網(wǎng)或 PROFINET 進(jìn)行連接，具體取決于SIMOTION D 的型號。通過 PROFINET 或 PROFIBUS 來連接分布式 I/O。

SIMOTION C – 模塊化和靈活性

SIMOTION C 是一款采用 SIMATIC S7-300 設(shè)計的運動控制器。

其提供兩種型號，接口不同，但運動控制功能或性能都相同。除了已經(jīng)集成的 I/O 外，兩種控制器還可通過 SIMATIC S7-300 系列的 I/O 模塊加以擴(kuò)展。

SIMOTION C240 是采用模擬量設(shè)定值接口和步進(jìn)驅(qū)動器的應(yīng)用的理想解決方案。它具有四個內(nèi)置驅(qū)動器和編碼器接口，非常適合機(jī)器改裝項目。

SIMOTION C240 PN 可用于基于 PROFINET 的機(jī)器自動化項目。這種控制器具有三個 PROFINET 端口，除支持 TCP/IP 和 RT 通信外，還支持具有 IRT 功能的 PROFINET。它能夠操作采用 PROFIdrive 行規(guī)的 PROFINET 驅(qū)動器以及 PROFINET I/O（如高速 SIMATIC ET 200SP）。

兩種型號都另外配備兩個 PROFIBUS 接口，通過這兩個接口可以連接支持 PROFIdrive 行規(guī)和標(biāo)準(zhǔn) I/O 的驅(qū)動。除此以外，兩個控制器還具有工業(yè)以太網(wǎng)接口，從而提供更多的通信選項。

SIMOTION P – 對其他任務(wù)開放

SIMOTION P 是一款基于 PC 的運動控制系統(tǒng)，具有兩種型號：

• SIMOTION P320-4 E（嵌入式）
  處理器：高性能 Intel i3 處理器
  存儲器：內(nèi)部 CFast/外部可訪問 CFast 
  操作系統(tǒng)：Windows Embedded Standard 7
• SIMOTION P320-4 S（標(biāo)準(zhǔn)型）
  處理器：高性能型 Intel i7 處理器
  存儲器：內(nèi)置固態(tài)硬盤 (SSD)/外部可訪問 CFast
  操作系統(tǒng)：Windows 7 Ultimate

由于 PC 中不含旋轉(zhuǎn)部件，SIMOTION P320-4 系統(tǒng)適用于惡劣環(huán)境中的應(yīng)用。兩個 PC 都配有針對 SIMOTION 的常見實時擴(kuò)展系統(tǒng)。這就意味著，除了 SIMOTION 機(jī)器應(yīng)用程序以外，還可能隨時運行其他 PC 應(yīng)用程序，例如 SIMOTION 工程系統(tǒng)、操作員應(yīng)用程序、過程數(shù)據(jù)例程或標(biāo)準(zhǔn)的 PC 應(yīng)用程序。

借助其優(yōu)秀的處理器性能，SIMOTION P350-4 特別適合對性能要求較高的應(yīng)用（如具有高動態(tài)配置和壓力控制回路的液壓應(yīng)用）。

SIMOTION P320-4 特別適合惡劣的操作環(huán)境。由于其尺寸小，因此對于許多可用空間有限并且需要設(shè)計非常堅固的應(yīng)用均是最佳選擇。

SIMOTION P320-4 可通過各種不同的 SIMOTION 工業(yè)平板顯示器來操作 (IFP)。提供了不同的屏幕大小，既可以使用鍵盤和鼠標(biāo)，也可以使用觸摸屏進(jìn)行操作。

這兩個型號都標(biāo)配有一個現(xiàn)場總線接口，其形式為集成式 PROFINET 接口（3 個端口）。IsoPROFIBUS board 板可安裝在擴(kuò)展插槽內(nèi)以實現(xiàn) PROFIBUS 應(yīng)用。IsoPROFIBUS 板具有兩個附加 PROFIBUS 接口。

編程，參數(shù)設(shè)置

S7 -400®H 象 S7 -400® 一樣編程。所有可用的 STEP® 7 功能都可使用。

S7 -400^®H 編程需要使用 STEP® 7 V5. 1 。

S7 -400^®H 選件包

基本上， S7 - 400®H 的配置與用于 S7 -400® 的程序并無不同，例如

• 建立項目和站
• 配置硬件和網(wǎng)絡(luò)
• 把系統(tǒng)數(shù)據(jù)裝入目標(biāo)系統(tǒng)

需要 S7 -400®H 選件包來配置與 S7 -400 結(jié)構(gòu)不同的 S7 -400®H 結(jié)構(gòu)。對于安裝，必須安裝 STEP® 7 標(biāo)準(zhǔn)包 V.5. 1 或更高的版本。

• 故障安全的自動化系統(tǒng)，可滿足高度安全要求
• 符合安全要求，可達(dá) SIL 3（IEC 61508 標(biāo)準(zhǔn)）、AK6（DIN V 19250 標(biāo)準(zhǔn)） 以及4 類標(biāo)準(zhǔn)（EN 954-1 標(biāo)準(zhǔn)）
• 如果需要，也可通過冗余設(shè)計而實現(xiàn)容錯
• 故障安全 I/O 不增加接線：
  通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP 進(jìn)行安全通訊
• 基于帶有故障安全模塊的 S7-400H 和 ET 200M
• 標(biāo)準(zhǔn)模塊可應(yīng)用在自動化系統(tǒng)的非故障安全型應(yīng)用場合
• 隔離模板，用于在一個 ET 200M 的安全模式中故障安全和標(biāo)準(zhǔn)模塊的組合使用。

• 全集成自動化 (TIA) 中的入門級 CPU
• 用于有中等過程性能需求的小型應(yīng)用

CPU 運行需要 SIMATIC 微存儲卡 (MMC)。

CPU 312 安裝有：

• 微處理器;
  處理器處理每條二進(jìn)制指令的時間可達(dá) 100 ns。
• 擴(kuò)展存儲器;
  與執(zhí)行相關(guān)的程序段的 32 KB 高速 RAM（相當(dāng)于約 10 K 指令）可以為用戶程序提供足夠的空間；
  SIMATIC 微型存儲卡（最大 4 MB）作為程序的裝載存儲器，還允許將項目（包括符號和注釋）存儲在 CPU 中。
• 靈活的擴(kuò)展能力;
  多達(dá) 8 個模塊，（1排結(jié)構(gòu)）
• MPI多點接口;
  集成的 MPI 接口最多可以同時建立與 S7-300/400 或編程設(shè)備、PC、OP 的 6 條連接。在這些連接中，始終為編程器和 OP 分別預(yù)留一個連接。通過“全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊”，MPI可以用來建立最多16個CPU組成的簡單網(wǎng)絡(luò)。

• 口令保護(hù);
  用戶程序使用密碼保護(hù)，可防止非法訪問。
• 診斷緩沖;
  診斷緩沖區(qū)中可存儲最后 500 個錯誤和中斷事件，其中的 100 個事件可以長期保留。
• 免維護(hù)的數(shù)據(jù)后備;
  如果發(fā)生斷電，則可通過 CPU 將所有保持性數(shù)據(jù)自動寫入到 SIMATIC 微型存儲卡（MMC 卡）上，且將在再次通電時保持不變。

可參數(shù)化的特性

可以使用 STEP 7 對 S7 的組態(tài)、屬性以及CPU的響應(yīng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：

• MPI多點接口;
  定義站地址
• 重啟動/循環(huán)時間特性；
  最大循環(huán)時間以及負(fù)載限制，以及自檢測功能
• 時鐘存儲器；
  設(shè)定地址
• 防護(hù)等級；
  定義程序和數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限
• 系統(tǒng)診斷；
  定義診斷報警的處理和范圍
• 看門狗中斷；
  周期設(shè)定
• 時鐘中斷;
  設(shè)定起始日期、起始時間和間隔周期

顯示功能與信息功能

• 狀態(tài)和故障指示；
  發(fā)光二極管顯示，例如，硬件、編程、定時器或I/O出錯以及運行模式，如RUN、STOP、Startup。
• 測試功能；
  可使用編程器顯示程序執(zhí)行過程中的信號狀態(tài)，可以不通過用戶程序而修改過程變量，以及輸出堆棧內(nèi)容。
• 信息功能；
  您可以使用 PG 以純文本的形式獲取 CPU 存儲容量和操作模式、主存儲器和裝載存儲器的當(dāng)前利用率以及當(dāng)前循環(huán)時間和診斷緩沖區(qū)內(nèi)容的相關(guān)信息。

集成的通訊功能

• PG/OP 通訊
• 全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊
• S7 基本通訊
• S7 通訊(只是器)

系統(tǒng)功能

CPU 具有廣泛的系統(tǒng)功能特性，諸如：診斷、參數(shù)賦值、報警、定時和測量等。

詳細(xì)信息請參見手冊。

模擬量輸入模塊將來自過程的的模擬量信號轉(zhuǎn)換為可在控制器中進(jìn)行內(nèi)部處理的數(shù)字量信號。

該模塊具有如下特點：

• 分辨率為 9-15 位 + 符號位（具有不同的轉(zhuǎn)換時間），可以設(shè)置。
• 各種量程；
  電流/電壓的默認(rèn)設(shè)置是使用量程模塊以機(jī)械方式設(shè)置的，可通過編程器和 STEP 7 的“Hardware configuration”進(jìn)行細(xì)調(diào)。
• 中斷能力；
  該模塊將診斷和限值中斷發(fā)送到控制器的 CPU。
• 診斷；
  該模塊將綜合診斷信息發(fā)送到 CPU。

在生產(chǎn)工程中，針對分布式故障安全應(yīng)用而特別開發(fā)了SIMATIC S7故障安全型CPU和故障安全信號模塊SIMATIC ET200S、ET200pro、ET200eco和ET200M。 故障安全I(xiàn)/O具有模塊化結(jié)構(gòu)，只有在實際需要時才能使用安全技術(shù)。 新系統(tǒng)替換了傳統(tǒng)的機(jī)電部件，例如：

• 可自由編程，可安全地將傳感器連接到執(zhí)行器
• 可選擇地安全關(guān)斷執(zhí)行器
• 在一個站中可采用故障安全模塊和標(biāo)準(zhǔn)模塊混合安裝結(jié)構(gòu)
• 單總線理念；
  通過一個總線(PROFIBUS DP、PROFINET)可以傳送故障安全信號和標(biāo)準(zhǔn)信號

全集成自動化(TIA)

安全技術(shù)(安全集成)是全集成自動化的一個組件，它提供全集成的安全自動化和標(biāo)準(zhǔn)自動化(SIMATIC S7)。

當(dāng)今，標(biāo)準(zhǔn)自動化(傳統(tǒng)的PLC)和安全自動化(機(jī)電結(jié)構(gòu))是彼此分開的，這兩種自動化正成長為一個統(tǒng)一的、集成的整體系統(tǒng)。

西門子作為一個自動化技術(shù)完整提供商，可以提供全面的自動化系統(tǒng)。

• 用于故障安全SIMATIC S7系統(tǒng)的數(shù)字量輸入
• 對于連接：
  • 開關(guān)和 2 線制接近開關(guān)
  • NAMUR傳感器和機(jī)械觸點以及危險區(qū)域信號
• 具有安全集成功能，用于安全運行
• 用于故障安全操作
  • 集中式：帶有 S7-31xF-2 DP
  • ET200M 分布式：帶 SIMATIC IM 151-7 F-CPU、S7-31xF-2 DP、S7-416F-2 和 S7-400F/FH
• 在標(biāo)準(zhǔn)操作中，可以像 S7-300 模塊一樣使用

具有分級性能的以下 SIPLUS S7-400 高可用性 CPU 可用于惡劣環(huán)境條件下的各種不同應(yīng)用：

• SIPLUS S7-400 CPU 412H
• SIPLUS S7-400 CPU 414H
• SIPLUS S7-400 CPU 416H
• SIPLUS S7-400 CPU 417H

SIPLUS S7-400 高可用性 CPU 可在以下環(huán)境條件下使用：

• 環(huán)境溫度范圍寬：-25 °C 到 +70 °C
• 在需要較高抗化學(xué)腐蝕性以及需能夠承受較高機(jī)械和生物負(fù)荷和鹽霧的場合
• 安裝海拔高
• 相對濕度 100%

SIMATIC S7-400 具有兩種不同的通訊接口：

• 集成在CPU上的MPI接口：為您提供經(jīng)濟(jì)型解決方案
• 通過通訊模板進(jìn)行點對點連接以及連接到PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)：為您提供高性能解決方案。

可為您提供下列通訊模板：

• CP 440, CP 441-1 和 CP 441-2：提供點對點連接
• CP 443-5：連接到 PROFIBUS
• CP 443-1：連接到工業(yè)以太網(wǎng)
• CP 444：按照 MAP 3.0 使用 MMS 連接到工業(yè)以太網(wǎng)